MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA EN AUTOMOCIÓN (PARTE XIII)

Hola a todos

¡Feliz Año Nuevo! Perdón por el retraso en la entrega de este artículo, continuación de la parte XII de motores, pero las navidades han sido muy liosas y no he encontrado el tiempo suficiente para continuar con el artículo anterior. 
Os recuerdo que el anterior artículo hablaba de las características de la admisión variable por longitud, recordad que era aquella que variaba (valga la redundancia) la longitud o el diámetro del conducto de entrada de aire para obtener mayor rendimiento.
Cuando lo dejamos el año pasado (un año ya, que rápido se ha pasado), os dije que hablaríamos de otro tipo de admisión variable, la admisión variable por resonancia. Para recordar el anterior artículo y así no "perderos" mucho pinchar aquí .

Para comenzar, primero veremos que es el fenómeno de la resonancia. La resonancia es un fenómeno físico que ocurre cuando un cuerpo u objeto capaz de vibrar (sólido), es sometido a un esfuerzo o acción periódicos (movimiento oscilatorio) que es igual que su período de vibración característico. A este período de vibración característico se le denomina frecuencia de resonancia, la cual no es más que el período característico que hace que cualquier fuerza aplicada al cuerpo, por pequeña que fuera, haga alcanzar al mismo su oscilación máxima, pudiendo llegar a deformarlo permanentemente e incluso romperlo en caso de materiales frágiles (duros).
Una vez que sabemos que es la resonancia, los sistemas de admisión variable por resonancia se aprovechan de este principio físico para comprimir el aire que entra a los cilindros aprovechando que las aperturas de las válvulas de admisión, y la bajada del pistón a través del cilindro, producen una oscilación que hace que los conductos de admisión vibren produciendo a su vez unas ondas de presión y depresión que son las responsables de comprimir el aire de entrada. Estas ondas de presión varian su frecuencia y fuerza en función de las rpm del motor. 

Este es un esquema general de una admisión variable por resonancia o resonante. Tan sólo deciros que este tipo de admisión es usada en motores de 6 cilindros, sobre todo en V o en motores tricilíndricos. ¿Porqué no en motores de 4 cilindros? La razón estriba en que en motores de 3 cilindros, cuando una válvula cierra la otra ya está abriendo, y produce cierta vibración armónica. En motores multicilindro lo que ocurre es que aunque hay varias válvulas que abren o cierran al mismo tiempo, y compensan la vibración, se dividen los conductos de admisión de 3 en 3, así conseguimos el compromiso del motor tricilíndrico. 
Para entender mejor lo que ocurre, podeis coger un vaso y echar agua hasta algo más de la mitad, a continuación lo apoyais en una superficie horizontal (mesa) y esperais a que el agua este en reposo. Después darle un toquecito al vaso en un lateral y observareis como se producen unas ondas concéntricas, que se mueven hacia el interior y exterior. Estas ondas son iguales que las que se producen en el interior de los colectores de admisión cuando vibran, y son las responsables de la compresión del aire antres de entrar.

El esquema superior y la gráfica coinciden con el sistema de admisión resonante Dual Ram de Opel. Como se observa en el esquema de arriba, cuando las rpm son bajas la válvula de mariposa resonante se cierra, dividiendo el motor en dos de 3 cilindros cada uno. Como los he dicho antes, los motores tricilíndricos producen una resonancia suficiente como para que el aire se comprima de manera eficaz, aumentando el rendimiento a bajas revoluciones, es decir el par motor es relativamente elevado para rpm bajas. Sin embargo, a partir de un nº determinado de rpm (unas 4000) se abre la vávula de mariposa y el motor es un 6 cilindros en V convencional, con las ventajas que tiene en altas revoluciones, aumentado la potencia obtenida. Incluso puede volverse a cerrar a un nº más elevado aún de revoluciones, cercano a las 6000, para aumentar momentaneamente el par motor.

Aquí ilustración y esquema del sistema VarioRam de Porsche. Este sistema se basa también en la resonancia, pero también en la longitud variable, combinando los dos sistemas. El colector de admisión además está fabricado en material plástico, con una conductividad térmica menor que la fundición de aluminio, consiguiendo que el aire entre más frío al cilindro y elevando el rendimiento termodinámico; además de ser más fáciles y económicos de fabricar y tener mucho menos peso. El funcionamiento de este sistema comprende tres franjas de revoluciones:

1. Entre el ralentí y hasta las 5000 rpm la parte resonante del colector de admisión está inutilazada porque la válvula de mariposa (4) se cierra, abrimos sólo la mariposa (2).
2. Entre las 5000-5800 rpm la válvula de mariposa (4) entra en acción, se abre y permite al aire pasar y entrar en resonancia por la parte resonante. El motor funciona como dos tricilíndricos.
3. A partir de las 5800 se abre la válvula de mariposa (3) y une la parte resonante con la normal, así el motor vuelve a configuracion 6 cilindros pero con la zona de resonancia actuando. 

Como es lógico, al unir el sistema resonante con el convencional, el aire tiene que realizar más recorrido, de ahí que digamos que el sistema utiliza los dos principios de actuación en admisiones variables, por longitud y por resonancia.

Aquí un curioso sistema de BMW, evolución del sistema general que os presenté al principio. Aquí encontraremos dos sistemas en uno, es decir un sistema de admisión por resonancia y otro por turbulencia de aire. Para altas revoluciones la mariposa de resonancia está abierta conforme a las revoluciones del motor, y el otro sistema no funciona. Para bajas revoluciones funciona el sistema de admisión por turbulencia, con su válvula propia y separado del sistema resonante, que no funciona en estos regímenes. Los conductos son más estrechos porque es más sencillo provocar la turbulencia, además de que están hechos de tal forma que provocan la turbulencia deseada antes de entrar en el cilindro, para un mejor llenado a pesar de que no haya mucha presión. En el esquema, el sistema resonante es el morado, y el de turbulencia el verde, son independientes.

En fin, hasta aquí el artículo de hoy, que como veis es bastante escueto, pero es que en el siguiente empezaremos por nuevo tema, la lubricación de los motores. Espero que os sea de utilidad.

A continuación, la bibliografía consultada:

- http://www.naikontuning.com/articulos/sistema-admision-variable/
- http://es.wikipedia.org/wiki/Frecuencia_de_resonancia
- http://es.wikipedia.org/wiki/Resonancia_%28mec%C3%A1nica%29